大规模弃风与储热协调调控评估方法

北方地区合理利用大规模弃风电量,特别是将弃风用于清洁供暖,必将产生巨大的社会效益.本文重点研究弃风电量与储热容量匹配关系,以及评估某省级电网连续5年储热跟随弃风运行情况.首先,提出基于年弃风电量、年最大弃风功率和最大日弃风电量的全额消纳弃风储热容量配置方法,以及基于年最大弃风功率按百分比部分消纳弃风的储热容量配置方法.然后,根据分布式储热和集中式储热的运行特性,构建储热跟随弃风能力的评估模型.最后,通过某省级电网连续5年的实际运行案例进行数值分析,研究供暖季和供暖季低谷期弃风消纳问题.弃风消纳电量与储热配置容量结果显示,储热装置对电网弃风消纳效果显著,随着风力发电装机容量增加,储热配置容量也应增加才能满足弃风消纳需求,且不以百分百消纳弃风电量为目标配置储热容量更经济.此外,储热跟随弃风评估结果显示,基于年弃风电量配置储热功率更符合电网的实际运行情况,储热应跟随弃风规律运行才能提升电网消纳弃风的能力.     

电、煤锅炉联合供暖消纳弃风策略及效益分析

针对当前中国"三北"地区风电大规模快速发展而存在的大量弃风问题,研究基于电储热锅炉和燃煤锅炉联合供暖的弃风消纳策略,并建立起综合效益分析模型。根据电网运行管理部门的风电出力与负荷预测数据,建立特定时间段内弃风电量计算模型,并在此基础上研究电储热锅炉利用弃风电量储热、放热的"电-热"能量转换模型,提出利用弃风电量替代燃煤锅炉进行供暖的调度策略。根据热网所需总热量及电储热锅炉调度策略,研究燃煤锅炉最佳节煤运行方式,进一步提出电、煤锅炉联合供暖消纳弃风协调调度控制策略。研究电储热锅炉所消纳弃风电量与同等热量下燃煤锅炉煤耗间换算模型,建立电、热锅炉联合消纳弃风的综合效益分析模型。以风电供暖工程实例进行的仿真分析表明,该文提出的电、煤锅炉联合供暖消纳弃风策略可有效提高弃风消纳能力,同时能大幅减少燃煤锅炉煤耗,提升经济和环境效益。     

风电接入下的时序渐进滚动修正调度模型

以"电量"为纽带,建立了风电接入下的时序渐进滚动调度修正模型。该模型在时间尺度上包含年计划、月计划、日计划以及实时调度计划。时序渐进体现在上一级时间尺度为下一级时间尺度提供计划电量或调度功率,指导下一级时间尺度的调度安排;滚动修正则根据下一级时间尺度提供的实际发电量对上一级进行不断修正。年计划和月计划滚动修正模型侧重于电量的不平衡修正,在各自时间尺度内,结合下一级时间尺度提供的实际已发电量以及最新的风电、负荷预测信息,滚动修正剩余时段的发电计划,保证各机组电量的有效实施。日计划、日内滚动优化调度和实时调度模型侧重于风电功率的消纳,针对风电的随机性和波动性,建立基于场景法的日前机组组合模型和日内滚动优化模型,且仅在日内滚动调度和实时调度阶段考虑合理弃风。最后,通过修改的IEEE-RTS24系统进行算例仿真,验证了该模型的有效性。     

电网储能与弃风协调运行方法

提出电网通过储能建立消纳风电的安全屏障,研究储能投入能力评估和判别方法,建立储能运行模型和储能额定功率与风电消纳需求关系模型,构建电制热储热负荷与供暖期弃风相关性分析方法,探索弃风电量、弃风小时数与弃风电力的定性关系。实际分析案例表明,储能消纳弃风效果明显,储能功率按最大弃风功率配置,储能利用效率并不高,电制热储热负荷消纳的是供暖期的弃风电量。     

计及调度经济性的光热电站储热容量配置方法

综合考虑火电机组发电成本、光热发电并网消纳的环境效益和运行维护成本、系统旋转备用成本等调度经济性因素,求解光热电站一年内各调度日的最佳储热容量,并在此基础上探究储热装置配置成本与调度经济性的平衡点,确定光热电站储热容量配置。最后,基于SAM软件所得光热电站数据,通过IEEE-30节点系统验证所提方法的可行性与有效性。     

计及风电消纳的源-荷-储环保经济型调度策略

为减少电力行业造成的环境污染、提升风电消纳比例,文章建立了考虑电力行业污染的电力系统日前调度模型。首先,依据热电联产机组及火电机组的燃料成本计算SO2,NOx,CO2排放量,并对其直接释放征收排污费用。然后,建立以总成本最低为目标的调度模型,综合考虑储能、储热装置的运行成本和投资成本、需求响应的激励成本以及弃风惩罚。最后,在保证系统安全、可靠基础上,通过遗传算法优化各个单元的有功功率。仿真结果表明,与不考虑环境成本的源荷储调度模型相比,CO2,SO2和NOx排放量分别减少14 944.07,48.85和42.54 kg,风电消纳比例提升10.60%。     

提高风电消纳的大容量储热系统优化控制策略

考虑电力系统、热负荷和电储热系统的多种约束条件,以弃风成本及常规机组污染排放的惩罚函数为目标函数,然后提出电储热的储热控制策略,最后利用风电场实测数据开展仿真。分析在该控制策略下的弃风消纳效果及不同热负荷水平下弃风的利用情况,验证储热控制策略的有效性。     

计及风光不确定性的新能源虚拟电厂多时间尺度优化调度

针对中国西北地区新能源消纳问题,该文聚合风力发电、光伏发电、光热电站、电储能装置组成虚拟电厂（VPP）,提出一种基于鲁棒随机优化理论的新能源虚拟电厂多时间尺度优化调度策略。首先对风力发电、光伏发电、光热电站与电储能装置进行数学描述,在此基础上建立VPP多时间尺度优化调度模型。在日前调度层中,以VPP运行效益最大为目标,依据风光日前预测出力建立日前优化调度模型;在时前调度层中,以VPP运行成本最小为目标,根据风光时前预测出力建立时前调度修正模型。同时,为了衡量风电、光伏发电出力不确定性对系统的运行影响,建立VPP随机优化调度模型。仿真结果验证该模型可提高运行效益与新能源消纳能力。     

基于热网储热特性的电-热系统联合经济调度

针对含高比例热电机组的电力系统如何提高调峰能力并减少弃风问题,以最小弃风电量为目标,提出一种基于热网储热特性的电-热系统联合调度策略,构建电-热系统联合经济调度模型。热网具有储热特性,通过对热网蓄放热进行有序地调控,在短时间内调整热电机组供热量改变机组发电水平,降低供热和发电的耦合程度,能够保证热需求的同时提高机组的调峰能力。采用改进的粒子群算法对所提模型进行求解,仿真结果表明所提策略可有效提高系统风电消纳水平,减少弃风量。     

基于平抑风光出力波动的主动配电网优化调度

因风电、光伏光出力波动特性,并网运行将对主动配电网运行的稳定性造成影响。结合储能系统,将主动配电网中功率波动幅度大的风电、功率具有间歇特性的光伏搭建为风光储联合发电系统。通过改变柔性负荷边际效益增强其参与调度意愿,提高主动配电网消纳分布式可再生能源的能力及运行的稳定性。为提高粒子群算法的收敛性,利用模糊推理规则对学习因子动态调整。基于IEEE 30节点仿真算例,以系统日运行综合经济性为目标,使用模糊自适应粒子群算法寻优。算例仿真与分析验证了该文模型有效性。     

基于核心理论的风火-EV两阶段调度中的利润分配研究

研究风电、火电、电动汽车（EV）三方日前-日内两阶段协同调度及三方合作的利润分配问题。首先建立以最大化利润为目标的日前计划与日内调整两阶段优化调度模型,然后以日内各优化调度的利润结果作为分配依据,采取Shapley值、Banzhaf值、Solidarity值分配策略进行三方联盟利润分配,并设置核心理论指标判别各分配策略下三方合作可能性。仿真结果表明,三方联合模式能促进风电的消纳与发展,且Shapley值分配策略下合作可成立。     

计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

电网安全和调度公平性的新能源发电计划研究

  目的  随着风电场、光伏电站不断并网,地区电网网架结构发展跟不上新能源机组容量的增长速度,多能源混合的特点以及断面分层的特征给日前发电计划制定带来困难,为此提出一种考虑断面安全约束和调度公平性的多层次多能源日前发电计划方法。  方法  一是深度优先搜索越限断面,二是提出基于信息熵的出力受限分配策略,利用经济学领域中信息熵的概念指导评价调度公平性的量化指标,构造一种公平性计算方法。  结果  在保证断面潮流接近稳定极限的情况下,合理公平进行各个电厂的有功功率分配,实现电网安全稳定运行条件下的风光资源充分利用。  结论  通过某地区电网实际算例进行验证,该方法可以解决目前新能源发电计划制定存在的问题,具有很好的实际应用价值。     

计及动态惩罚因子的风火协调优化调度

鉴于采用弃风惩罚因子在风电系统动态经济调度中存在的问题,引入动态惩罚因子,提出了一种新的电力系统动态经济调度模型——风火协调优化调度模型,并基于实际电力系统的风电场有功出力和负荷数据,在IEEE30节点系统中对计及动态惩罚因子的风火协调优化模型进行仿真模拟。结果表明,优化模型在有效降低风电场弃风量的同时,可减少系统的总成本。     

考虑电转气消纳风电的电-气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度

针对传统随机规划方法和区间优化方法处理风电出力不确定性的不足之处,该文提出含电转气设备的电力-天然气综合能源系统两阶段鲁棒协同调度模型,并考虑天然气网络运行约束对燃气轮机和电转气设备调度出力及备用配置的影响。模型以风电基准场景下系统的日前调度运行成本及最劣风电场景下实时调度成本之和为目标函数,建立具max-min结构的双层优化模型,并在主/子问题求解框架下采用列约束生成（C&CG）方法进行求解。最后,在Matlab平台下构建仿真算例验证所提鲁棒协同调度模型的有效性。     

面向光伏消纳的“大机小网”系统两阶段优化调度

文章提出了考虑需求响应和海蓄机组的"大机小网"系统两阶段优化调度方法,解决了大规模光伏并网的消纳问题。该方法在日前调度阶段利用火电运行成本、光伏未消纳量和负荷补偿成本建立综合目标函数,并考虑需求侧响应相关约束,得到经济性最优的日前调度值;在日内调度阶段引入随机模型预测控制,通过海蓄机组平衡光伏波动剧烈场景下的日前预测误差。通过算例分析,该方案减小了弃光量,完成了"大机小网"下的经济优化调度。     

考虑风电不确定性的电热系统经济调度

随着风电等新能源大规模并网,其出力的不确定性给电力系统日前调度带来很大挑战。传统的研究方法多是假设风电功率预测误差服从某种概率分布,但风电功率预测误差受到多种因素影响,概率分布模型无法准确描述其特性。为此,采用基于神经网络的组合预测方法对风电功率误差进行建模,再将预测的风电误差加入到包含热电机组、火电机组、风电、储热装置和电锅炉的热电联合优化调度模型中,最后以实际的10机系统为例进行仿真,分析了风电预测误差对机组出力、风电消纳及调度成本的影响。结果表明,与传统方法相比,所建模型可减少机组燃煤成本与旋转备用成本,降低了经济调度成本,提高了风电消纳水平。     

基于峰谷分时电价的虚拟电厂日前申报及运行优化

鉴于分布式能源的出力性质为间歇性和波动性,影响电网安全高效运行,而虚拟电厂可解决此问题。对虚拟电厂进行申报-调度两阶段建模,以包含分布式电源(光电、风电和燃气轮机)和储能系统(储能电池)两大类分布式能源的虚拟电厂为例,基于光照强度及风速等不确定因素,研究峰谷分时电价下日前市场虚拟电厂的出力申报和运行调度策略并利用风险价值模型进行风险管理。结果表明,申报出力时,当电价激励足够高时储能电池方会参与出力,成功起到削峰填谷的作用;运行调度时,平衡出力偏差方面,储能电池发挥主要作用,且虚拟电厂运行调度策略具有一定的经济效益。     

风光互补系统多阶段充电控制策略研究

随着风光互补发电技术的发展,储能单元已成为风光互补发电系统的重要组成部分,储能单元的优劣将直接影响到系统的整体性能.针对风光互补发电系统自身的特点,提出了基于风光互补发电系统的铅酸蓄电池多阶段充电控制策略.通过对不同阶段充电控制策略的控制调节,可以使蓄电池在环境发生变化时仍然可以得到合理有效的充电效果;通过合理的转换和控制电路使风能与太阳能资源得到最大限度的存储与利用;通过系统仿真与实验验证了蓄电池多阶段充电控制策略的合理性与可实施性.